特辑id 开拓新时代制造业的多用途钻头

不断进化的多用途钻头 〜多用途钻头、第二章的开幕〜

可实现更深的孔和更高效率的“有孔多用途钻头”

基于硬质合金和涂层开发的三位一体体制

住友电工硬质合金(株) 合金开发部 PVD开发小组 主干 濑户山诚
住友电工硬质合金(株) 合金开发部
PVD开发小组 主干 濑户山诚

和设计开发同时进行的,是全新的硬质合金的开发、以及涂层的开发。硬质合金由于硬度高,缺乏韧性,因此还具有“脆性”这一特性。也就是说,根据具体的使用环境,存在切削刃崩损、或者钻头刀体折断的风险。为了解决这些课题,以碳化钨和钴的构成优化及碳化钛等添加材料的研究为首,新硬质合金与更难以折断的钻头的开发一直在持续进行着。

此外,以进一步提高多用途钻头的寿命为目标而开发的,则是涂层技术。简而言之,涂层就是在钻头表面形成陶瓷薄膜,以实现高度耐用性。重点在于陶瓷薄膜的材料构成。带有钻头的切削工具往往对耐磨性以及耐热性的提升有极高的要求。运用于最早期多用途钻头的材料,是将碳化钛和氮化钛的结构优化后开发而成的碳氮化钛。20世纪90年代,全球首个运用纳米多层技术的ZX涂层的成功开发,让硬质合金钻头的性能得到飞跃式的提升。此后,涂层技术不断发展。

“时至今日,在ZX涂层的纳米多层技术中,我们加入了铬和硅等全新的材料,使涂层技术得以不断进步。今后,在将多用途钻头运用于各种用途的同时,我们还会不断推进符合产品概念的涂层。”(住友电工硬质合金(株)合金开发部·濑户山诚)

设计、硬质合金、涂层——使它们三位一体的果敢挑战,进一步促进了多用途钻头的发展与进化。

东海住电精密(株)
东海住电精密(株)
东北住电精密(株)
东北住电精密(株)

响应多样、升级的用户需求

虽然多用途钻头响应市场和时代的需求而实现了稳健的发展,但是其最初的突破,却是20世纪90年代诞生的“有孔多用途钻头”。该产品在钻头主体上开出让切削液(水、油)通过的孔。对于多用途钻头来说,让切屑顺畅排出虽然是很重要的一点,但是通过让切削液从钻头顶端的孔中喷出,可进一步提升排屑性能,实现了孔径5至10倍的深孔加工和更高效的加工。自此,多用途钻头的用途便一下子扩大了。紧接着,2000年出现的“深孔钻”,则促成了又一次巨大变革。正如其名所示,它是将曾经被视为不可能的孔径20〜30倍的大深度孔加工变为现实的多用途钻头。这些进步,是对多样化的用户需求进行响应后的结果。

在上述过程中,我们推进了各种举措,例如,针对希望降低汽车油耗所伴随的轻量化需求的相关服务。实现汽车轻量化的象征,就是材料从钢改为了铝。针对这一转变,基于针对钢加工而开发的多用途钻头,我们开发出了可进一步提升加工效率的铝用多用途钻头。此外针对与轻量化相伴随的零部件小型化,最小直径可达Φ0.03mm的钻头小直径化也得以推进。此外,以针对飞机零部件所采用的钛等难削材的相关服务为首,住友电工集团针对多样化的孔加工需求,切实且迅速地开展了相关服务。

住友电工 硬质合金事业部 事业部长 村山敦
住友电工 硬质合金事业部 事业部长 村山敦

一条龙生产体制的优势 开拓全新市场

虽然在专利保护期限结束后,其它竞争企业就会竞相效仿,但是直至现在,多用途钻头在日本国内外的评价、及其市场优势依然超群卓尔。除了作为硬质合金钻头行业先锋这一点之外,健全的一条龙生产体制也是另一背景因素。

“从作为原料的粉状体的生产,到机械加工和涂层等工序,多用途钻头的制造全都在住友电工集团内部完成。可以说这是我们产品能够拥有高品质和高性能的原动力,是我们最大的优势。此外我们还积极致力于回收利用。虽然作为原料的钨矿集中在中国,但是为了实现稳定供应,我们正在加速推进循环型的制造方式。”(住友电工硬质合金事业部 事业部长·村山敦)

通过在集团内构建起一条龙制造体制,我们实现了灵活的产品开发战略,但是走到这一步之后,多用途钻头历史中的另一个划时代的全新举措正悄然起步。

“对于多用途钻头,我们以高效率 、高精度、大深度为目标,希望实现和其它企业产品的差异化。这样的追求不会停止,追求更高性能这一点也不会改变。另一方面,为了增加多用途钻头的用户、将多用途钻头投入至全新的市场中,我们开始了新产品的开发。站在长期的视角来说,如果说至今为止的努力都是多用途钻头这个故事的第一章,那么可以说第二章的剧情才刚刚拉开序幕。”(住友电工 执行役员·住友电工硬质合金(株)社长·佐桥稔之)

随后,被委派新产品开发重任的,就是入职以来便一直埋首于多用途钻头相关工作的、住友电工硬质合金(株)设计开发部的神代政章。

住友电工 执行董事 住友电工硬质合金(株) 社长 佐桥稔之
住友电工 执行董事 住友电工硬质合金(株) 社长 佐桥稔之

全新多用途钻头的开发 从高效化到高通用性

住友电工硬质合金(株) 设计开发部 旋转刀具开发组 主席 神代政章
住友电工硬质合金(株) 设计开发部 旋转刀具开发组 主席
神代政章

追求高效化的多用途钻头的用户,一直都是以汽车厂商为首的、所谓的量产加工厂商。而新商品则大胆地转变思维,以进行高速钢钻头主体机械加工的少量多品种加工厂商作为了目标客户。

“让市场规模庞大的少量多品种加工厂商采用多用途钻头——针对这些目标客户的产品的相应需求应运而生。因此,我们开始着眼于多用途的通用型钻头的开发。其重点在于即使因低速加工而降低效率,也能确保较长的产品寿命。作为一直从事多用途钻头相关工作的技术人员,我认为这可以说是集大成的举措。”(神代)

在本次的新产品问世前,神代曾推进过针对中国用户需求的多用途钻头的开发,并成功投入中国市场。刃尖处理的优化等当时积累的知识经验,也被运用于本次的新产品开发之中。

在这样的背景下诞生的全新多用途钻头,于2017年在新成立的福岛县的东北住电精密(株)开始迎来生产。该工厂是采用了以往未曾采用过的自动化、质量与数据管理的IoT概念工厂。虽然这是为了开拓高通用性多用途钻头的新市场所做的尝试,但是现在,对新市场的扩大和渗透正稳步进行着。

住友电工硬质合金(株) 设计开发部次长 阿部诚
住友电工硬质合金(株) 设计开发部次长
阿部诚

“高效率兼具高通用性。机械加工现场的钻头正在被逐渐替换为本集团生产的这些多用途钻头。这件事本身就会为生产现场带来进一步的创新。可以预见不久的将来,由于生产现场的IoT化,生产工具将向智能工具进化,我们希望为孔加工行业提供可靠的解决方案。”(住友电工硬质合金(株) 设计开发部次长·阿部诚)

在开发现场,不同年龄层的员工们正在积极地交换意见

从左起
神代政章
住友电工硬质合金(株) 设计开发部 旋转刀具开发组 主席

高桥弘儿
住友电工硬质合金(株) 设计开发部 旋转刀具开发组
“我负责机夹式钻头的开发。现在的工作重心是如何创造出高耐用性的刃尖。将自己着手研发生产的钻头推向全世界,是现阶段的目标。”

冰川辽
东海住电精密(株) 技术部 设计·技术课
“我为用户提供排除故障的服务。我希望根据加工环境和需求,围绕加工优化进行提案,来进一步改善客户的机械加工现场的工作。”

堤湧贵
住友电工硬质合金(株) 设计开发部 旋转刀具开发组
“我负责新产品的开发。现在的工作重心是在加工方面如何提升多用途钻头的设计精度。我希望开发出在全球具有高度威望与影响力的产品。”

让“多用途钻头”走向日本以外的市场